1 研究背景
能源是当今社会的主要问题之一，随着人类的采伐消耗，化石燃料日益枯竭，加上环境恶化，开发新的清洁可再生能源迫在眉睫。秸秆是一种储存巨大能量的可再生资源。我国每年都产出大量的秸秆，但这些秸秆并未得到充分的利用，就地焚烧或者掩埋，造成环境的污染和资源的浪费。
但是，长期以来，生物质能的利用以直接燃烧为主，不仅热效率低下，而且伴随着大量的烟尘和余灰的排放，严重污染了环境。特别是近年来，随着农村经济的发展和人民生活水平的提高，大多数农民倾向于使用方便的高档能源，如煤炭和液化气等。大量以前作为生活能源的作物秸秆成为废弃物，被遗弃在田间地头，甚至就地焚烧，不仅造成了资源的极大浪费，而且对环境和公共交通安全造成巨大威胁。
随着科学技术的发展和进步，生物质能可以通过各种转化技术高效清洁的加以利用，生产各种清洁燃料和电力，以替代煤炭、石油和天然气等矿物燃料。在能源供应日益紧张，环境污染日趋严重的今天，开发利用生物质能源，对实现可持续发展、保障国家能源安全、改善生存环境和减少二氧化碳排放都具有重要的作用和实际意义。
生物质热解是指在无氧化剂空气、氧气、水蒸气等或只提供有限氧的条件下，加热到逾500℃，通过热化学反应将生物质大分子物质木质素、纤维素和半纤维素分解成较小分子的燃料物质固态炭、可燃气、生物油的热化学转化技术方法。生物质热解的燃料能源转化率可达，最大限度的将生物质能量转化为能源产品，同时热解也是燃烧和气化必不可少的初始阶段。
从化学反应的角度对其进行分析，生物质在热解过程中发生了复杂的热化学反应，包括分子键断裂、异构化和小分子聚合等反应。木材、林业废弃物和农作物废弃物等的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。热重分析结果表明，纤维素在 52℃是开始热解，随着温度的身高热解反应速度加快，到 350-370℃时，分解为低分子产物。从物质迁移、能量传递的角度对其进行分析，在生物质热解过程中，热量首先传递到颗粒表面，再由表面传到颗粒内部。热解过程由外至内逐层进行，生物质颗粒被加热的成分迅速裂解成木炭和挥发分。其中，挥发分由可冷凝气体和不可冷凝气体组成，可冷凝气体经过快速冷藏可以得到生物油。一次裂解反应生成生物质炭、一次生物油和不可冷凝气体。在多孔隙生物质颗粒内部的挥发分将进一步裂解，形成不可冷凝气体和热稳定的二次生物油。同时，当挥发分气体离开生物颗粒时，还将穿越周围的气相组分，在这里进一步裂化分解，称为二次裂解反应。生物质热解过程最终形成生物油、不可冷凝气体和生物质。
根据热解过程的温度变化和生成产物的情况等，可以分为干燥阶段、预热解阶段、固定分解阶段和煅烧阶段：
（1）干燥阶段（温度为 120-150℃），生物质中的水分进行蒸发，物料的化学组分几乎不变。
（2）预热解阶段（温度为 150-275℃），物料的热反应比较明显，化学组分开始变化，生物质中的不稳定成分如半纤维素分解成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质。上述两个阶段均为吸热反应阶段。
